KR20150089334A - Azimuth thruster of floating marine structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부유식 해양 구조물에 장착되는 아지무스 쓰러스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나선형 그릴을 이용하여 아지무스 쓰러스터의 프로펠러 회전시 발생하는 회전 에너지 성분을 상쇄시키는 아지무스 쓰러스터에 관한 것이다. The present invention relates to an azimuth thruster mounted on a floating offshore structure, and more particularly, to an azimuth thruster that uses a helical grill to cancel a rotational energy component generated when a propeller of an azimuth thruster is rotated .
세계적으로 산업 및 공업이 발전함에 따라 석유, 천연가스 등의 사용량이 증가하게 되고, 이에 따라 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발에 대한 관심히 고조되고 있다. 이를 위한 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전을 개발하기 위한 시추설비를 구비한 드릴쉽(Drillship), 드릴링 리그(Drilling rig), 부유식 원유생산저장 설비(Floating Production Storage Offloading Unit; FPSO)와 같은 부유식 해양 구조물이 다양한 형태로 개발되고 있다.As industry and industry develops globally, the use of petroleum and natural gas increases, and thus interest in the development of marginal fields and deep-sea oil fields, which have been neglected due to lack of economic efficiency, is rising. Drilling rigs, drilling rigs, and floating production storage offloading units (FPSO), which have drilling rigs to develop these oilfields, have been developed along with the development of submarine mining technology. Floating marine structures are being developed in various forms.
이러한 드릴쉽, 드릴링 리그, 부유식 원유생산저장 설비 등에 설치되는 주 추진장치 또는 컴퓨터에 의한 자동 위치 제어(Dynamic Positioning)를 위한 추진 장치로서 복수 개의 쓰러스터(thruster)가 사용된다. 쓰러스터는 프로펠러의 작용 방향을 바꿀 수 있도록 선저에 설치된 추진기로 그 용도는 보통 항해 또는 예인선 없이 자력으로 운하를 운항하거나 입출항하기 위해 선박의 선수나 선미의 수면 밑에 잠겨 설치된다.A plurality of thruster is used as a propulsion device for automatic positioning (dynamic positioning) by a main propulsion device or a computer installed in such a drill ship, a drilling rig, and a floating oil production storage facility. The thruster is a propeller installed on the bottom of the ship so that the direction of the propeller can be changed. The thruster is usually installed under the water surface of the athlete or the stern of the ship to navigate the canal without using a voyage or a tug.
쓰러스터 중 대표적인 것으로는 터널(Tunnel)형과 아지무스(Azimuth)형이 있는데, 터널형 쓰러스터는 일반 선박에 주로 설치되고, 아지무스 쓰러스터는 드릴쉽, 드릴링 리그, 부유식 원유생산저장 설비 등에 주로 설치된다.Tunnel-type thruster is mainly installed in general ship, Ajimus thruster is installed in drill ship, drilling rig, floating oil production storage facility And the like.
아지무스 쓰러스터는 전후좌우의 모든 방향으로 추진력을 발생할 수 있는 추진기이다. 선박이 앞으로 나아가기 위한 추력뿐만 아니라 모든 방향으로의 방향전환을 위한 회전력(moment)을 발생시킬 수 있다.Azimuth thrusters are thrusters that can generate propulsive forces in all directions of the front, rear, left and right. It is possible to generate not only the thrust for moving the ship forward but also the torque for changing the direction in all directions.
일반적인 선박은 배의 선미에 프로펠러를 장착하고 프로펠러 뒤에 방향타를 설치하여 앞으로 나아가기 위한 추력과 방향전환을 위한 회전력을 얻는다. 보통 프로펠러는 선미에 딱 고정되어 있기 때문에, 한 방향으로만 추력을 낸다. 프로펠러가 회전하면 프로펠러 뒤쪽의 물은 빨라지는데, 이때, 프로펠러 뒤쪽에 설치된 방향타를 꺾으면 빨라진 물과 방향타 사이에 각도가 생기며, 그에 따라 양력이 발생된다. 이 양력이 선박 조종을 위한 회전력의 근원이다. 이런 구조를 가진 보통의 선박은 회전할 때 방향타에 의한 회전력뿐 아니라 프로펠러 추력도 같이 발생하기 때문에, 전진하면서 방향을 바꾸게 되므로 큰 원을 그리며 회전한다. 이러한 선박의 조종 방법은 일반적인 항해에서는 문제가 없지만, 항구를 떠나 해상의 특정한 위치에 머무르면서 해저 지반 아래의 석유를 시추하고, 가공하는 부유식 해양 구조물과 같은 경우에는 보다 더 자유롭게 방향과 위치를 제어하는 특별한 조종 방법이 필요하다. 부유식 해양 구조물은 시추 구역으로 이동한 후 석유 시추를 위해 해저 지반을 뚫고 시추 파이프를 설치한다. 따라서, 부유식 해양 구조물은 파도나 바람, 조류 등에 영향을 받지 않고 위치를 유지할 필요가 있다. 따라서, 아지무스 쓰러스터가 필요한 것이다.A typical ship is equipped with a propeller at the stern of the ship and a rudder behind the propeller to obtain the thrust for forward movement and the rotational force for the direction change. Since the propeller is usually fixed to the stern, the thrust is exerted only in one direction. When the propeller rotates, the water behind the propeller accelerates. At this time, when the rudder installed behind the propeller is broken, an angle is generated between the accelerated water and the rudder, thereby generating lift. This lift is the source of the turning force for ship control. A normal ship with this structure rotates in a large circle because it changes its direction while advancing because it generates propeller thrust as well as rotational force by rudder when it rotates. Such methods of maneuvering are not problematic in general navigation, but they are more freely controlled in direction and position, such as in floating marine structures where oil is drilled and processed under seabed ground while leaving the port at a specific location in the sea Special control methods are needed. The floating offshore structure moves to the drilling area, drilling the seabed ground for oil drilling and installing the drilling pipe. Therefore, floating offshore structures need to be kept in position without being affected by waves, wind, or tidal currents. So, you need Azumus thruster.
그런데, 종래 기술에 따른 아지무스 쓰러스터는 프로펠러 작동시 발생하는 회전 운동 성분으로 인해 에너지의 손실이 발생하는 문제점이 있다. However, the Ajmus thruster according to the prior art has a problem in that energy is lost due to rotational motion components generated when the propeller operates.
본 발명의 목적은 프로펠러 작동시 발생하는 회전 운동 성분으로 인해 에너지의 손실을 방지하여 효율이 향상된 부유식 해양 구조물의 아지무스 쓰러스터를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an azimuth thruster of a floating structure with improved efficiency by preventing loss of energy due to rotational motion components generated when the propeller operates.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부유식 해양 구조물의 아지무스 쓰러스터에 있어서, 아지무스 쓰러스터 앞쪽의 유체를 아지무스 쓰러스터의 뒤쪽으로 이동시켜 추력을 발생시키는 프로펠러; 및 상기 프로펠러의 뒤에 설치되어 상기 프로펠러가 회전할 때 발생하는 회전 에너지 성분을 상쇄시키는 나선형 그릴을 포함하는 아지무스 쓰러스터가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a floating structure for an azimuth thruster, comprising: a propeller for generating a thrust by moving a fluid in front of an azimuth thruster toward an azimuth thruster; And a helical grill installed at the rear of the propeller for canceling a rotational energy component generated when the propeller rotates.
특히, 상기 나선형 그릴의 나선팔은 상기 프로펠러의 회전 방향과 반대 방향으로 휘어질 수 있다. In particular, the spiral arms of the spiral grill may be bent in a direction opposite to the direction of rotation of the propeller.
또한, 상기 아지무스 쓰러스터는 상기 프로펠러의 효율을 높이기 위해 상기 프로펠러 주위에 둥근 테두리 형태로 설치되는 덕트를 더 포함할 수 있다. In addition, the azumuth thruster may further include a duct installed in a rounded shape around the propeller to increase the efficiency of the propeller.
또한, 상기 나선형 그릴은 상기 덕트에 장착되어 설치될 수 있다. In addition, the spiral grill may be mounted on the duct.
본 발명의 실시예에 따르면, 아지무스 쓰러스터에 나선형 그릴을 적용하여 프로펠러 회전 시 발생하는 회전에너지 성분을 상쇄시켜 플로우(flow)의 직진 성능을 향상시킬 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the spiral grill is applied to the azimuth thruster to offset the rotational energy component generated when the propeller rotates, thereby improving the straightness of the flow.
특히, 부유식 해양 구조물과 같이 속도 성능이 중요하지 않은 경우에 아지무스 쓰러스터의 효율을 향상시킬 수 있다.In particular, it is possible to improve the efficiency of the azimuth thruster if the speed performance is not critical, such as a floating offshore structure.
도 1은 아지무스 쓰러스터가 설치된 부유식 해양 구조물을 도시한 사시도이다.
도 2는 아지무스 쓰러스터가 설치된 부유식 해양 구조물을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아지무스 쓰러스터를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 아지무스 쓰러스터를 나타낸 평면도이다.Figure 1 is a perspective view of a floating offshore structure having an azimuth thruster.
2 is a plan view of a floating offshore structure having an azimuth thruster.
3 is a perspective view illustrating an azimuth thruster according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view of an azimuth thruster according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
먼저, 아지무스 쓰러스터가 설치된 부유식 해양 구조물을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. First, a floating ocean structure having an azimuth thruster will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.
도 1은 아지무스 쓰러스터가 설치된 부유식 해양 구조물을 도시한 사시도이고, 도 2는 아지무스 쓰러스터가 설치된 부유식 해양 구조물을 도시한 평면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a floating ocean structure having an azimuth thruster, and FIG. 2 is a plan view showing a floating ocean structure having an azimuth thruster.
도 1 및 도 2를 참조하면, 아지무스 쓰러스터는 프로펠러의 작용 방향을 바꿀 수 있도록 선저에 설치되고, 선박의 선수나 선미의 수면 밑에 잠겨 설치된다. 아지무스 쓰러스터가 설치된 부유식 해양 구조물은 추진을 위해 설치된 복수의 아지무스 쓰러스터(111, 112) 중 일부 또는 전부를 좌측(a) 또는 우측(b)으로의 방향 전환용으로 사용하여 항해할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the azimuth thruster is installed on the bottom of the ship so that the direction of operation of the propeller can be changed, and is installed under the water surface of a bow or stern of the ship. A floating offshore structure with an azimuth thruster can be used to navigate by using some or all of the plurality of azimuth thruster (111, 112) installed for propulsion to change direction to the left (a) or right (b) .
부유식 해양 구조물(10)은 드릴쉽이나 드릴링 리그 등이 포함될 수 있고, 이 외에도 다양한 해양 구조물이 포함될 수 있으며, 선박의 형태뿐만 아니라, 리그선을 비롯한 다양한 형태를 가질 수 있다. 부유식 해양 구조물(10)은 방향 전환을 위한 방향타가 생략되고, 나아가서, 추진력을 발생시키기 위한 전방위 추진기인 아지무스 쓰러스터 복수 개가 설치된다. The floating
아지무스 쓰러스터(111, 112)는 부유식 해양 구조물(10)에 추진력을 제공하기 위하여 복수 개가 설치되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 선수와 선미 각각에 복수 개, 예컨대 3개씩 설치될 수 있다. 이때, 방향 전환에 사용되는 아지무스 쓰러스터, 즉 방향 전환용 아지무스 쓰러스터(111)는 일례로 부유식 해양 구조물(10)의 선미에 설치될 수 있고, 나아가서, 부유식 해양 구조물(10)의 선미의 좌현과 우현에 각각 설치될 수 있다. 일례로서, 방향 전환용 아지무스 쓰러스터(111)는 부유식 해양 구조물(10)에서 길이방향을 기준으로 선미의 좌현과 우현에 각각 대칭적으로 설치될 수 있다. 여기서, 부유식 해양 구조물(10)의 길이방향은 다양한 형태를 가진 부유식 해양 구조물(10)을 고려하여, 부유식 해양 구조물(10)이 전진시 전측에 위치하는 선수와 후측에 위치하는 선미를 연결하는 방향이 해당될 수 있다.A plurality of the
부유식 해양 구조물(10)이 드릴쉽인 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 6개의 아지무스 쓰러스터(111, 112)가 설치될 수 있고, 효율적인 방향 전환을 위하여, 선미측에 설치된 4번 및 5번 아지무스 쓰러스터(111)가 방향 전환용 아지무스 쓰러스터로서 사용될 수 있다. 또한, 부유식 해양 구조물(10)이 드릴링 리그로서 8개의 아지무스 쓰러스터가 설치되는 경우, 효율적인 방향 전환을 위하여 선미측에 위치한 4개의 아지무스 쓰러스터가 방향 전환용 아지무스 쓰러스터(111)로서 사용될 수 있다.In the case where the floating
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 아지무스 쓰러스터에 대해 도 3 및 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아지무스 쓰러스터를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 아지무스 쓰러스터를 나타낸 평면도이다.Next, an azimuth thruster according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 3 and 4. Fig. FIG. 3 is a perspective view of an azimuth thruster according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view of an azimuth thruster according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 아지무스 쓰러스터는 언더워터유닛(Under Water Unit), 언더워터유닛을 전방향 중 어느 하나의 방향으로 선회시키기 위한 선회작동장치, 및 프로펠러(310)에게 회전력을 전달하기 위해 동력 전달 기구를 구비한 프로펠러 구동장치를 포함한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the azumuth thruster according to the embodiment of the present invention includes an underwater unit, a pivoting device for pivoting the underwater unit in any one of the forward directions, And a propeller drive device having a power transmission mechanism for transmitting the rotational force to the propeller (310).
선회 작동 장치는 지정된 각도만큼 정확히 회전하고 멈출 수 있도록 제어 가능한 모터인 서보(servo)모터를 사용한다. 선체를 관통한 서보모터의 회전축에 물속에 있는 언더워터유닛을 연결하여 원하는 모든 방향으로 돌릴 수 있다The swivel actuator uses a servo motor, which is a controllable motor, so that it can be rotated and stopped exactly at a specified angle. The underwater unit in the water can be connected to the rotating shaft of the servomotor that penetrates the hull and can be turned in any direction desired
본 발명의 실시예에서, 언더워터 유닛은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 프로펠러(310), 나선형 그릴(320), 및 덕트(330)를 포함한다. In an embodiment of the present invention, the underwater unit includes a
프로펠러(310)는 덕트(330) 내부에서 회전되도록 설치되어 아지무스 쓰러스터 앞쪽의 유체를 아지무스 쓰러스터의 뒤쪽으로 이동시켜 추력을 발생시킨다. 드릴쉽의 경우는 다수의 아지무스 쓰러스터를 이용하여 위치 및 선수각을 유지하게 된다.The
프로펠러(310)를 회전하기 위해서는 디젤엔진이나 전기모터가 사용된다. 기계적으로 동력을 전달하지 않고 전기모터를 선체 내부가 아닌 물속에 위치하도록 하여 프로펠러(310)와 직접 연결하는 경우도 있는데 이는 따로 구분하여 포드 추진기(podded propulsor)라 한다. A diesel engine or an electric motor is used to rotate the
기계적으로 프로펠러(310)로 동력을 전달하는 방법은, 보통 기어를 사용하며 동력 전달 방식에 따라 2가지로 분류할 수 있다. 전기모터를 수평하게 설치하는 경우는 프로펠러와 회전하는 방향이 같기 때문에 프로펠러 회전을 위해 상부에서 하부로 동력의 방향을 90도로 2번 바꾸어야 하므로 기어가 두 곳에 위치해야 하며, 이를 Z-드라이브 시스템(Z-drive system)이라 한다. 이와는 다르게 전기모터를 수직하게 설치하면 동력 전달 방향은 90도로 1번 바꾸어야 하므로 기어는 한 곳만 있으면 되며, 이를 L-드라이브 시스템(L-drive system)이라 한다.The method of mechanically transmitting the power to the
나선형 그릴(320)은 프로펠러(310)의 뒤에 설치되어 프로펠러(310) 회전시 발생하는 회전 에너지 성분을 상쇄시킨다. 나선형 그릴(320)은 회전에너지 성분을 상쇄시켜 플로우의 직진 성능을 향상시킬 수 있다. 일반적인 상선에서는 회전 에너지 상쇄에 의한 이득보다 저항 증가에 대한 손실이 더 커서 프로펠러(310) 뒤에 나선형 그릴(320)을 설치하면 효율성이 떨어지지만 드릴쉽과 같이 속도 성능이 중요하지 않는 경우에는 아지무스 쓰러스터의 효율을 향상시킬 수 있다.The
회전 에너지 성분을 좀더 효율적으로 상쇄시키기 위해 나선형 그릴(320)의 나선팔은 프로펠러의 회전 방향과 반대 방향으로 휘어질 수 있다. The spiral arm of the
나선형 그릴(320)은 덕트(330)에 부착되는 형태로 설치될 수 있다. The
덕트(330)는 프로펠러(310)의 효율을 높이기 위해 프로펠러(310) 주위에 설치된 둥근 테두리이다. 덕트(330)는 프로펠러(310) 구동시 유체의 유입 및 분출 효율을 향상시키기 위해 설치되어 있으며, 특히 동적 위치 제어가 수행되는 매우 저속 조건, 예컨대 볼라드(Bollard) 조건에서 큰 추력을 내게 된다. 여기서, 볼라드 (Bollard) 조건은 프로펠러(310)가 구동하더라도 선박은 거의 움직이지 않고 부유되어 있는 상태 조건을 의미한다.The
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
310 : 프로펠러
320 : 나선형 그릴
330 : 덕트310: Propeller
320: Spiral Grill
330: Duct
Claims (4)
아지무스 쓰러스터 앞쪽의 유체를 아지무스 쓰러스터의 뒤쪽으로 이동시켜 추력을 발생시키는 프로펠러; 및
상기 프로펠러의 뒤에 설치되어 상기 프로펠러가 회전할 때 발생하는 회전 에너지 성분을 상쇄시키는 나선형 그릴을 포함하는 아지무스 쓰러스터.In the Ajimuth thruster of a floating oceanic structure,
A propeller that generates thrust by moving the fluid in front of the azimuth thruster to the rear of the azimuth thruster; And
And a spiral grill installed behind the propeller for canceling a rotational energy component generated when the propeller rotates.
상기 나선형 그릴의 나선팔은 상기 프로펠러의 회전 방향과 반대 방향으로 휘어진, 아지무스 쓰러스터.The method according to claim 1,
Wherein the spiral arms of the helical grille are bent in a direction opposite to the direction of rotation of the propeller.
상기 프로펠러의 효율을 높이기 위해 상기 프로펠러 주위에 둥근 테두리 형태로 설치되는 덕트를 더 포함하는 아지무스 쓰러스터.The method according to claim 1,
Further comprising a duct installed in the form of a rounded perimeter around the propeller to increase the efficiency of the propeller.
상기 나선형 그릴은 상기 덕트에 장착되어 설치되는, 아지무스 쓰러스터.The method of claim 3,
Wherein the helical grille is mounted on the duct.
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KR1020140009821A KR20150089334A (en) | 2014-01-27 | 2014-01-27 | Azimuth thruster of floating marine structure |
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